空天地一体化融合通信赋能智慧应急救援建设-明朝辉

2024年/第4期/总第106期 理论探索 TheoryDiscovery 空 天地一体化融合通信赋能智慧应急救援建设 明朝辉1明晓洋2王骋翰3池一楠4 摘要 针对当前应急通信工作面临的严峻挑战和需求，提出了空天地一体化融合通信网络建设的路径与应用方案。分析现有应急通信技术保障形势与相关政策，指出当前的需求与问题所在，提出结合建立联勤联动机制、提升指挥员现场感知能力与提供辅助决策支撑信息为一体的融合应急通信技术方案，并通过智慧应急通信实战案例验证了空天地一体化融合应急通信网络架设的可行性。研究表明，能够实现对复杂环境下的稳定通信网络覆盖，从而有力提升救援行动的效率和准确性。 关键词：融合通信空天地一体化联勤联动智慧应急 DOI:10.19384/j.cnki.cn11-5524/p.2024.04.006 Space-air-groundIntegratedCommunicationEmpoweringIntelligentEmergencyRescueDevelopment MINGZhaohui,MINGXiaoyang,WANGChenghan,CHIYinan Abstract:Inviewoftheseverechallengesanddemandsfacedbythecurrentemergencycommunicationdevelopment,thepathandapplicationschemeforspace-air-groundintegratedcommunicationnetworkareputforward.Thispaperanalyzesthecurrentsituationofemergencycommunicationtechnologysupportandrelatedpolicies,pointsoutthecurrentneedsandproblems,andproposesanintegratedemergencycommunicationtechnologyschemewhichintegratestheestablishmentofjointlogisticslinkagemechanism,theimprovementofcommanders’on-siteperceptionabilityandtheprovisionofauxiliarydecision-makingsupportinformation,andverifiesthefeasibilityoftheestablishmentofair-space-groundintegratedemergencycommunicationnetworkthroughtheactualcaseofintelligentemergencycommunication.Theresearchshowsthatsuchsystemcanachievestablecommunicationnetworkcoverageincomplexenvironment,thuseffectivelyimprovingtheefficiencyandaccuracyofrescueoperations. Keywords:integratedcommunication;air-space-groundintegration;jointlogistics;intelligentemergencyresponse 0引言 应急通信是指在发生突发性紧急情况下，综合运用各种通信资源，保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法[1]。当前的应急通信工作面临着诸多问题和需求，包括环境恶劣、信息获取不及时、通信网络盲区等。为了应对这些问题，亟需建立联动不同维度空间的网络信息，全面建立立体化空天地一体化通信网络。文章结合应急通信工作的现状、需求和问题，提出了构建融合通信网络方案与智慧应急通信实战案例，为应急通信工作的改 进提供参考和借鉴。 1应急通信的重要作用 着眼“全灾种、大应急”救援职能应急通信保障要求，加强消防救援队伍应急通信能力建设，根据《应急管理部特别重大灾害应急响应工作手册（指挥通信保障分册）》，重大灾害事故应急通信保障涵盖应急响应、途中通信、现场通信组织、后方指挥部通信保障及应急运维。应急通信的主要任务是指挥体系构建、灾情侦测、情报研判与现场通信 组织。在发生突发灾害或事故时，应急通信承担着及时、准确、畅通地传递第一手信息的“急先锋”角色，是决策者正确指挥抢险救灾的中枢神经，其目标是利用各种管理和技术手段尽快恢复通信，保证应急指挥中心/联动平台与现场之间的通信畅通；及时向用户发布、调整或解除预警信息；保证国家应急平台之间的互联互通和数据交互；疏通灾害地区通信网话务，防止网络拥塞，保证用户正常使用[2]，统筹协同做好灾害事故应急通信保障，从而为提升国家应急通信保 中国应急救援 CHINAEMERGENCYRESCUE 理论探索 TheoryDiscovery 障能力，为科学高效处置灾害事故提供强有力的支撑和保障。 在不同的紧急情况下，应急通信所起的作用也有所不同。一是由于各种原因发生突发话务高峰时，应急通信要避免网络拥塞或阻断，保证用户正常使用通信业务。通信网络可以通过增开中继、应急通信车、交换机的过负荷控制等技术手段扩容或减轻网络负荷。并且无论什么时候都要能保证指挥调度部门正常的调度指挥等通信。二是当发生交通运输事故、环境污染等事故灾难或者传染病疫情、食品安全等公共卫生事件时，通信网络首先要通过应急手段保障重要通信和指挥通信，实现上述灾害发生时的应急目标。另外，由于环境污染、生态破坏等事件的传染性，还需要对现场进行监测，及时向指挥中心通报监测结果。三是当发生恐怖袭击、经济安全等社会安全事件时，一方面，要利用应急手段保证重要通信和指挥通信；另一方面，要防止恐怖分子或其他非法分子利用通信网络进行恐怖活动或其他危害社会安全的活动，即通过通信网络跟踪和定位、抑制部分或全部通信，防止利用通信网络进行破坏。四是当发生水旱、地震、森林草原火灾等自然灾害时，这些自然灾害会引发通信网络本身出现故障造成通信中断，通信网络必须要通过应急手段保障重要通信和指挥通信。 一是情况险。环境恶劣的情况下，通信设备需要具备防水、防尘、抗震等特性，以确保设备在极端条件下能够正常工作。耐用性和稳定性是应急通信装备的基本要求，以应对野外恶劣的气候和环境。 二是获取慢。由于获取信息的困难，救援人员面临着灾场态势把握不全面的问题。为解决这一问题，应急通信系统需要具备广域覆盖和高效的信息传递能力，以确保救援指挥中心能够及时了解灾情、调度资源，同时也能够保持救援人员之间的联络畅通。 三是有盲区。通信网络的不稳定性和存在盲区使得信息通联受到制约。因此，应急通信系统需要整合卫星通信、无线通信等多种技术手段，以建立弹性、覆盖广泛的通信网络，弥补通信盲区，确保信息传递的可靠性和实时性。 四是标准散。标准散的问题表现在救援应用缺乏统一标准与规范。在设计和应用应急通信系统时，应遵循国际通信标准，确保各个救援组织之间可以无缝衔接，协同作战。标准的统一性有助 于提高救援行动的效率和协同性。 为了有效地应对恶劣的环境条件，提高信息获取的及时性，弥补通信网络的盲区，协助建立有序的救援体系，确保救援行动的标准和规范，开展能够跨维度的立体化的融合应急通信网络建设是提升救援信息化保障效能的必由之路。 3空天地一体化应急通信网络架构建设策略 根据《应急管理部关于推进应急管理信息化建设的意见》，吸纳《应急管理信息化发展战略规划框架》、《“十四五”信息通信行业发展规划》的精神内涵，参照美国、日本、欧盟应急管理通信保障模式[3]，结合国内应急救援通信保障实际情况，建立以地面基站、卫星、无人机、移动通信终端等硬件设施为基础架构自组网，结合差异化灾害场景应用需求，构建空天地一体化应急通信系统（图1）。 3.1应急通信场景需求复合化 在灾难事故发生后，现场通信条件会受到不同程度的影响。在救援一线， 2应急通信痛点问题 在面临情况险的紧急救援环境中，包括恶劣的自然环境、恶劣的气候条件以及严峻的地势，各种挑战使得应急通信变得尤为复杂。主要涉及以下几个方面： 图1空天地一体化应急通信网络架构图 26中国应急救援 2024年/第4期/总第106期 专家论坛 ExpertForum 应急通信就是快速恢复现场通信，将现场图像、视频回传至现场指挥部。在现场指挥部，应急通信系统主要用于音视频调度和灾情信息获取。通过即时的音视频传输，指挥部能够实时了解现场情况，作出快速反应和准确决策。同时，还需要保持与前线和后方指挥部的实时联动，确保信息畅通，协调救援行动，最大限度地提高救援效率。而在后方指挥部，应急通信系统也扮演着关键角色。后方指挥部需要及时获取现场救援情况，以便准确地评估灾情、了解资源调配情况，并能够迅速下达重要决策。通过与前线的实时通信和信息共享，后方指挥部可以更好地指导救援工作，确保资源的合理利用和救援行动的协调性。 3.2指挥员现场感知能力全面化 灾害现场前端图像采集设备包括布控球、单兵、运动相机、热成像仪等，以及现场感知信息采集的重要来源无人机，无人机的高空侦察、全景、二维、三维制图成果，建成无人机管理应用系统，统一汇集无人机制图成果[4]。通过图像管理平台，统一汇集前端各类图像资源，并在互联网、指挥网，在PC端、手机端都可以便捷的调阅，为指挥员以视频形式感知现场态势的发展起到了重要作用。 3.3辅助决策支撑信息共享化 在应对灾害事故时，建立与交通、地震、水利、气象等关键部门的信息共享机制是一项关键举措。这一机制有助于获取危险化学品电子运单、地震灾害隐患点、实时超警水位、极端天气预警等各类重要信息，为灾害应对提供及时、准确的数据支持。 对外合作方面，与交通、地震、水利、气象等部门建立信息共享机制，可以有效地整合不同领域的数据，形成全面的灾害情报体系。通过获取危险化学品电子运单，救援人员能够了解事故现场可能存在的危险品种类和数量，有助于制定更科学、有效的救援方案。对内合作方面，组织开展重点单位预案数据的集中上传存储，实现了内部信息的高效管理。通过一键调阅的方式，能够在战时迅速获取和查看各个重点单位的灾害应对预案，提高应急响应的速度和准确性。这种内部的信息管理机制使得救援人员能够更有序地应对突发事件，确保对各类灾害的应对措施得以迅速实施。 对内对外的信息共享机制，构建了一个全面、高效的应急响应体系。通过与不同部门的合作，能够更全面地了解灾害的多方面信息，实现资源的共享和协同。同时，对内的集中上传存储机制，确保了内部信息的及时管理和调取，提高了内部灾害应对的协调性[5]。这一综合性的信息共享和管理机制为灾害应对提供了强大的支持，有助于提高灾害救援的效能。 3.4联勤联动机制互动化 首先，与通信运营商的联勤联动机制意味着在紧急情况下，能够充分利用通信网络资源，确保通信的可靠性和广泛覆盖。通信运营商可以提供专用通信通道，以满足救援行动中对于高效、实时通信的需求。此外，通信运营商还可以通过提供通信技术支持和协助灾区通信基础设施的修复，加强对灾区的通信支持。 其次，与无人机制造商建立的联动 机制可以在灾害现场实现高效的空中监测和勘察。无人机具有灵活性、快速响应和覆盖范围广的特点，可以提供实时的影像数据，帮助救援人员更好地了解灾情，确定灾区的重点救援区域。通过与无人机制造商的合作，可以确保在紧急情况下能够迅速调用无人机资源，提高灾害现场的信息获取和监测水平。与关键设备厂商的联动机制主要体现在紧急情况下能够迅速获取和调动必要的关键设备。这包括救援车辆、医疗设备、通信设备等。通过与关键设备厂商的紧密协作，可以在灾害现场迅速调度和使用这些关键设备，提高救援效率。 在联勤联动机制的实施中，信息共享互通是关键的一环。通过建立统一的信息平台，各方能够及时共享灾情、资源分